cemento concreto 3

8/16/2019 Cemento Concreto 3

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CEMENTO Y CONCRETO

Docente: Nicolas Diestra Sánchez


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Materiales de Concreto

Un agregado es una combinación de grava, arena,

piedra triturada o escoria.

El mortero se hace mezclando cemento, agua, aire

y un agregado fino. El concreto contiene todos los ingredientes del

mortero más los agregados gruesos.

Los cementos son materiales inorgánicos que seaplican y endurecen después de ser mezclados,

para formar una pasta usando agua.


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Materiales de Concreto

El concreto es un material compuesto de partículas

separadas en el cual tanto los agregados como la

matriz son materiales cerámicos.

En el concreto, la arena y un agregado grueso seunen en una matriz de cemento Portland.

Una reacción de cementación que ocurre entre el

agua y los minerales del cemento proporciona una

matriz resistente, que mantiene a los agregados en

su sitio y da al concreto una buena resistencia a la

compresión.


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Cementos

Se clasifican como hidráulicos y no hidráulicos.

Los cementos hidráulicos fraguan y se endurecen

en presencia de agua.

Los cementos no hidráulicos (vg. la cal, CaO) no

pueden endurecerse en el agua y necesitan aire

para su endurecimiento. El cemento Portland es el

material manufacturado de más amplio uso en laconstrucción. Fue patentado por Joseph Aspdin en

1824 y se llama así por los acantilados de piedra

caliza de la isla de Portland, en Inglaterra.


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Cementos

El cemento hidráulico se fabrica a partir de silicatos

de calcio, con una composición aproximada de CaO

(-60 a 65%), Si02 (~20 a 25%) y óxido de hierro y

alúmina (-7 a

12%).

El aglutinado del cemento, que es de partículas muy

pequeñas, está compuesto de varias proporciones de

3 CaO • AI2O3, 2CaO • Si02, 3CaO • Si02, 4CaO •

Al203 • Fe2O3, y otros minerales.


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Cementos

En terminología del cemento, a veces CaO, Si02,

Al203 y Fe203 se conocen como C, S, A y F,

respectivamente.

Por tanto, C3S significa 3Ca0-Si02. Cuando se le agrega agua al cemento, ocurre una

reacción de hidratación que produce un gel sólido

que une las partículas de agregados. Las reacciones

posibles incluyen: 3CaO • Al203 + 6H20 --> Ca3Al2(OH)12 + calor

3CaO + Si02 + (x + 1)H20 --> Ca2Si04 • xH20 + Ca(OH)2 + calor


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Cementos

Después de la hidratación, el

cemento proporciona la unión

para las partículas de agregados.

En consecuencia, debe

adicionarse suficiente cemento para recubrir todas las partículas

de agregados. Normalmente, el

cemento constituye alrededor del

15% volumétrico de los sólidos

dentro del concreto. La composición del cemento

ayuda a determinar la rapidez

del fraguado y las propiedades

finales del concreto, como se ve en

la figura.

Rapidez de hidratación de los

minerales en el cemento Portland


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Cementos

En general, se

espera que el

concreto fragüe

totalmente en unplazo de 28 días

(figura), aun

cuando un poco de

fraguado

adicional puede

continuar durante

años.

La resistencia del concreto a la compresión

aumenta conforme pasa el tiempo. Después

de 28 días el concreto ha alcanzado su

máxima resistencia.


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Cementos

Existen alrededor de 10 tipos generales de

cementos, algunos aparecen en la tabla 18.5.

T a b l a 18.5Tipos de cemento Portland


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Cementos

En estructuras grandes que son cortinas de presas,

el fraguado debe ser lento para evitar un

calentamiento excesivo causado por la reacción de

hidratación. Estos cementos generalmente contienen bajos porcentajes de 3Ca • Si02, tales como en los

cementos tipos II y IV. Sin embargo, algunos

trabajos de construcción requieren que los

encofrados o cimbras sean retirados y vueltos ausar tan rápido como sea posible; los cementos para

estos fines pueden contener grandes cantidades de

3CaO • Si02, como los del tipo III.


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Cementos

La composición del cemento también afecta la

resistencia del concreto al ambiente.

Vg. los sulfatos existentes en el suelo pueden atacar

al concreto; proporciones más elevadas de 4CaO •A12O3 • Fe2O3 y 2CaO • Si02 ayudan a producir

concretos más resistentes al sulfato, como en el tipo

V.


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Arenas

Desde el punto de vista químico, la arena es

principalmente sílice (SiO2). Las arenas son minerales

finos, por lo general con un espesor del orden de 0.1 a

1.O mm de diámetro. Con frecuencia contienen por lo

menos cierta cantidad de agua absorbida, que debe

tomarse en consideración al preparar una mezcla de

concreto. La arena ayuda a llenar los huecos entre

agregados más gruesos, lo que da un factor de

empaquetamiento alto, reduce la cantidad de porosidad

abierta (o interconectada) en el concreto terminado, y

reduce problemas de desintegración del concreto debido

a congelamiento y descongelamiento repetidos durante

su vida de servicio.


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Agregados

Los agregados gruesos están compuestos de grava y piedra.

Los agregados deben estar limpios, ser resistentes y

durables. Las partículas de agregados que tienen forma

angular redonda proporcionan resistencia debido al

entrelazamiento mecánico entre las mismas, pero laspartículas angulares también presentan una mayor

superficie en la cual se pueden formar huecos o grietas.

Normalmente se prefiere que el tamaño de los agregados

sea grande; esta condición también reduce al mínimo el área de la superficie en la que pueden formarse grietas o huecos.

El tamaño del agregado deberá corresponder con el tamaño

de la estructura que se construya; las partículas de

agregados no deben ser mayores al 20% del grosor de la

estructura.


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Agregados

En algunos casos, se pueden utilizar agregados

especiales. Es posible preparar concretos ligeros

utilizando escorias minerales producidas durante

operaciones siderúrgicas, porque contienen unaislamiento térmico mejor. Otra opción es producir

concretos particularmente pesados utilizando

minerales densos o hasta granalla de metal; estos

concretos pesados se utilizan en la construcción dereactores nucleares para tener una mejor

absorción de la radiación. En la tabla 18-6 se

presentan las densidades de varios agregados.


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Agregados

T a b l a 18.6

Características materiales para concreto


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Propiedades del concreto

Numerosos factores influyen en las propiedades

del concreto. Algunos de los más importantes son

la proporción agua-cemento, la cantidad de aire

contenido y el tipo de agregados.


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Proporción agua cemento

La proporción agua y cemento afecta el

comportamiento del concreto en varias formas:

1. Debe agregarse una cantidad mínima de agua al

cemento para asegurar que la totalidad del mismoexperimenta la reacción de hidratación. Por tanto,

un contenido de agua demasiado pequeño causa

una resistencia baja. Normalmente el límite

inferior de la proporción agua-cemento queda

determinado por otros factores, su facilidad de

trabajo, por ejemplo.


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2. Una proporción elevada de agua-cemento mejora

la facilidad de trabajo del concreto, esto es, la

facilidad con la que la lechada o pasta aguada de

concreto puede llenar todos los espacios de unencofrado. Las bolsas de aire o la porosidad

interconectada causadas por la mala facilidad de

trabajo del concreto reducen la resistencia y la

durabilidad de la estructura de concreto. Estafacilidad de trabajo se puede medir utilizando

una prueba de revenido.


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Por ejemplo, se

produce una pieza de

concreto de 12 pulg

de altura (figura), quese deja sin tocar,

soportada por su

propio peso. Después

de un tiempo, la pieza se deforma. La

reducción en altura de

la pieza se llama

revenido.

Prueba de revenido en la que se mide

la deformación de una figura de

concreto bajo su propio peso, que sirve

para determinar la facilidad de

trabajo de una mezcla de concreto


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Por lo común, para lograr buena facilidad de trabajo

se necesita que el concreto tenga una proporción

agua-cemento mínima de alrededor de 0.4 (en

peso). Un revenido más pronunciado, causado poruna mayor proporción de agua-cemento, indica una

mayor facilidad de trabajo. Los asentamientos de 1

a 6 pulg son comunes; se necesitan revenidos

pronunciados para vaciar o colar encofrados angostos o complejos, en tanto que los revenidos

ligeros pueden resultar satisfactorios para

estructuras grandes, por ejemplo cortinas de presas


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3. Si se incrementa la proporción

agua-cemento más allá del

mínimo requerido para su

facilidad de trabajo, se reduce la

resistencia del concreto a lacompresión. La resistencia a la

compresión se mide

generalmente determinando el

esfuerzo requerido para romper un cilindro de concreto de 6 pulg

de diámetro y 12 pulg de altura.

La figura muestra el efecto de la

proporción agua-cemento en la

resistencia del concreto.

Efecto de la proporción agua-

cemento, así como del aire atrapado,

sobre la resistencia del concreto a la

compresión a los 28 días.


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4. Las proporciones elevadas de agua-cemento

incrementan la contracción del concreto durante su

fraguado, creando riesgo de agrietamiento.

Debido a los diferentes efectos de la proporción

agua-cemento, es necesario llegar a un término medio

entre resistencia, facilidad de trabajo y contracción.

Una proporción común en peso es de 0.45 a 0.55. A

fin de mantener una buena facilidad de trabajo,

pueden agregarse plastificantes orgánicos a la

mezcla, con muy pocos efectos sobre la resistencia


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Concreto con aire atrapado

Durante el colado, casi siempre queda atrapada una

pequeña cantidad de aire en el concreto. Para los

agregados gruesos, como la piedra de 1.5 pulg, es

posible que el 1% en volumen del concreto sea aire. En el caso de agregados finos, como grava de

0.5 pulg, se puede atrapar 2.5% de aire.

Algunas veces, de manera intencional, se atrapa

aire dentro del concreto, en ocasiones hasta de 8% en el caso de grava fina.


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Concreto con aire atrapado

El aire atrapado

mejora la facilidad de

trabajo del concreto y

ayuda a minimizar

problemas relacionados con

contracciones y

situaciones de

congelación-descongelación. Sin

embargo, el concreto

con aire atrapado

tiene una menor

resistencia (figura).

Efecto de la proporción agua-cemento, así

como del aire atrapado, sobre la resistencia

del concreto a la compresión a los 28 días.


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Tipos y cantidad de agregados

Las dimensiones del

agregado afectan la

mezcla de concreto. La

figura muestra el agua

por yarda cúbica que

es necesaria para

producir el

revenimiento que se

desea, es decir, la

facilidad de trabajo;

para agregados más

finos, se requiere de

más agua.

La cantidad de agua requerida por yarda

cúbica de concreto, para obtener la facilidad

de trabajo deseada (o asentamiento),

depende del tamaño del agregado grueso


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Tipos y cantidad de agregados

La figura indica la cantidad de agregados que deben estar presentes en

la mezcla de concreto. La proporción en volumen del agregado se basa

en la densidad volumétrica de este último, que es de alrededor del 60%

de la densidad real que aparece en la tabla 18-6.

Los ejemplos que siguen muestran cómo calcular el contenido para una

mezcla de concreto.

Proporción volumétrica de agregados

para concreto, que depende de lasdimensiones de la arena y de los

agregados. Obsérvese que la relaciónvolumétrica utiliza la densidad en volumen

del agregado: aproximadamente 60% de

la densidad real.


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VG. 01:

Determine las cantidades de agua, cemento, arena y

agregados para cinco yardas cúbicas de concreto,

suponiendo que se desea obtener una proporción agua-

cemento de 0.4 (en peso) y que la proporción cemento-

arena-agregados es de 1:2.5:4 (en peso). Se usará unagregado “normal”, con 1% de agua; la arena contiene

4% de agua. Suponga que no queda aire atrapado en el

interior del concreto.


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Solución:

Para calcular la mezcla de concreto determinar primero el volumen de

cada constituyente con base en un saco de cemento (94 Ib). Se debe

recordar que, después del vaciado del concreto, no existen huecos entre

los componentes; entonces, tomar en cuenta en los cálculos la densidad

real, no la volumétrica de los constituyentes.

Para cada saco de cemento que se usa, el volumen de los materiales

requeridos es


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Solución:

Volumen total del concreto = 4.78 ft3/saco de cemento.

Por tanto, en 5 yardas cúbicas (o sea 135 ft3), se necesita

1yarda =3 pies

1yarda3= 27 pies3


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Solución:

La arena contiene 4% de agua y la grava 1% de agua. Para obtener el

peso de la arena y la grava húmedas, se debe hacer un ajuste en el

contenido de cada una de ellas:

Por tanto, realmente sólo se necesita agregar:

En consecuencia, se recomienda que se combinensacos de cemento

Ib de arena

Ib de grava

galones de agua.


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Muchas gracias…


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Practica Calificada 2

1. Tabla comparativaTipos de cemento Portland.

Propiedades de concreto.

2. Resolver

Vg. 01.3. Explicar

La reacción: 3CaO • Al203 + 6H20 --> Ca3Al2(OH)12 + calor

4. Analizar

Agregado, concreto, mortero, cemento.

5. Diferenciar

Cementos hidráulicos y no hidráulicos.

6. Interpretación

Figuras.

7. Exposición


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